(57)【要約】      （修正有）【課題】低減された重量と、同時に舵用フィンに作用する舵力に関しての充分な安定性とを有している船舶用の舵用フィンを提供する。【解決手段】フィン付きタイプの船舶用舵のフィン４０の特性を改良するために、フィン４０は、繊維複合材料からなっている。さらに、フィン本体を製造するに際し、二つのハーフシェルと、場合によってはそれらのハーフシェルの間に配置される強化要素が、フィン本体内に一体化されるようにすることが好ましい。また、上記の製造方法においては、フィン本体を製造するに際し、一つ又はそれ以上の芯材、特に発泡芯材、及び／又は、一つ又はそれ以上の受け入れジョイント要素が、その周りに繊維複合材料が巻かれ及び／又はラミネートされて設けられるようにすることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶、特に高機動性を要求される船の舵（１００）用フィン（４０）であって、該フィン（４０）が、繊維複合材料を含んでいることを特徴とする舵用フィン。
【請求項２】
前記フィン（４０）は、少なくとも部分的に繊維複合材料で作られているフィン本体を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の舵用フィン。
【請求項３】
前記フィン本体は、少なくともその一部が前記フィン（４０）の外面を形成していることを特徴とする請求項２に記載の舵用フィン。
【請求項４】
前記フィン本体は、好ましくは充填材料特に発泡材料を充填されている一つ又はそれ以上に分離された内部中空エリア（４７）を有していることを特徴とする請求項２又は３に記載の舵用フィン。
【請求項５】
前記フィン本体は、舵（１００）に面している前方先導縁（４１）と、舵とは反対側にある後方追尾縁（４２）と、それらの間に設けられた強化要素、特に中間フロア（４６）とを有していることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の舵用フィン。
【請求項６】
前記フィン本体は、舵側の前記前方先導縁（４１）のエリアで補強されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の舵用フィン。
【請求項７】
図４ｅの断面図において前記前方先導縁（４１）のエリアにおける前記フィン本体が、前記フィン４０の最大長の１５−５０％の最大長を有していることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の舵用フィン。
【請求項８】
前記フィンは、好ましくは舵側の前記前方先導縁（４１）のエリア及び／又は前記フィンの上端エリア（４３）に設けられていて、舵（１００）に結合するため及び／又は舵の構成要素を受け入れるための少なくとも一つの受け入れジョイント要素を有していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の舵用フィン。
【請求項９】
前記少なくとも一つの受け入れジョイント要素は、一つ又はそれ以上の金属材料、特にスティールで製作されていることを特徴とする請求項８に記載の舵用フィン。
【請求項１０】
前記少なくとも一つの受け入れジョイント要素は、その周りを繊維複合材料で巻かれた及び／又はラミネートされた一つ又はそれ以上のチューブ（７０，８０，９１，９２）からなることを特徴とする請求項８又は９に記載の舵用フィン。
【請求項１１】
船舶特に高機動性を要求される船用の舵（１００）であって、該舵（１００）は、請求項１乃至１０のいずれか一つに記載のフィン（４０）を有していることを特徴とする舵。
【請求項１２】
前記フィン（４０）は、舵板（２０）に連結するため及び／又は舵板（２０）の構成要素を受け入れるために、好ましくは舵に面している前記フィン（４０）の前記前方先導縁（４１）のエリア及び／又は前記フィンの上端エリア（４３）に配置されている少なくとも一つの受け入れジョイント要素を有しており、前記舵板（２０）に設けられていて前記舵板（２０）に前記フィン（４０）を回動可能にするヒンジの一部が前記フィンの前記少なくとも一つの受け入れジョイント要素に連結され及び／又は前記フィンの前記少なくとも一つの受け入れジョイント要素内に挿入され、及び／又は、舵（１００）の関節装置（１０）特にスライドと回動を行うピストンが前記フィンの前記少なくとも一つの受け入れジョイント要素に連結され及び／又は前記フィン（４０）の前記少なくとも一つの受け入れジョイント要素内に挿入されていることを特徴とする請求項１１に記載の舵。
【請求項１３】
フィン本体が、少なくとも大部分は繊維複合材料で作られ、少なくとも大部分はフィン（４０）の外面を形成し、かつ少なくとも一つの中空エリア（４０）を有しており、また、場合によっては、一つ又はそれ以上の受け入れジョイント要素が、舵（１００）に連結するため及び／又は舵（１００）の構成要素を受け入れるために、前記フィン本体の中及び／又は上に備えられており、また、場合によっては、前記少なくとも一つの中空エリア（４７）が、充填材料で満たされているようにしたことを特徴とする船舶特に高機動性を要求される船の舵用フィンの製造方法。
【請求項１４】
フィン本体を製造するに際し、二つのハーフシェルと、場合によってはそれらのハーフシェルの間に配置される強化要素が、フィン本体内に一体化されるようにしたことを特徴とする請求項１３に記載の舵用フィンの製造方法。
【請求項１５】
フィン本体を製造するに際し、一つ又はそれ以上の芯材、特に発泡芯材、及び／又は、一つ又はそれ以上の受け入れジョイント要素が、その周りに繊維複合材料が巻かれ及び／又はラミネートされて設けられるようにしたことを特徴とする請求項１３に記載の舵用フィンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶、特に高機動性を要求される船の舵用フィンに関する。
ここで、高機動性を要求される船とは、特に大きい舵力（rudder forces）を要求される船、及び／又は、例えばタグボートのように、特別な助けを受けずに接岸操縦のような低スピードのときに操縦を必要とする船をいう。
【背景技術】
【０００２】
このようなフィン付きタイプの舵は、フィンラダー又はフラップラダーとも言われているが、一般には、完全鋤（すき）形舵と言われていて、舵の追尾縁、すなわち船の走行方向から見て舵の後ろ側に、可動、すなわち回動可能なフィンが、例えばヒンジなどの好適な取付け手段によって取付けられている。しかし、このようなタイプの可動フィンは、一般的には、他のタイプの舵、例えばセミ鋤形舵や、底板部材（sole piece）に取り付けられる舵にも使用することができる。
【０００３】
フィンは、通常、舵の舵板に対して関節運動させられ、そのフィンの関節運動は、船体とフィンとの間に配置された関節装置によって行われる。このタイプの舵は、しばしば、舵輪の回転の間に、すなわちラダーストック軸の周りで舵が回動している間に、フィンもまた関節運動させられるというように、力強く制御されるようになっている。そのため、フィン付き舵の操縦性を改良するためには、通常の舵に比べて、プロペラ推進力のより大きな方向転換と、より大きな舵力が得られるようにする必要がある。そして、フィンは、通常はヒンジ又はそれに類するものによって主舵の舵板に回動可能に連結され、しかも、通常は垂直軸の周りに、すなわち舵板の追尾縁に平行な軸の周りに組み付けられた状態で回動可能になっている。
【０００４】
フィンは、通常、舵板の高さと同等の高さを有し、船の走行方向の長さは舵板の大体１／３〜１／１０である。舵板の表面が８０ｍ2以上であるコンテナ船やタンカーのような大型船用のフィンは、それなりにサイズが大きくなる。舵用フィンは、舵板と同様、一般的には金属、特にスティールで製作されているので、大型船用の舵用フィンは、それに対応した大きな重量を有している。
【０００５】
図５は、従来技術として知られている回動可能なフィン３０付きの完全鋤形舵１００の一例を示した斜視図である。図５に示されている舵は、船の船体内に配置された舵取り装置（不図示）に連結されているラダーストック２１の周りで回動可能な舵板２０を有している。スライドと回動を行うピストンリンク装置として設計されている関節装置１０により、積極的に回動駆動をさせられるフィン３０は、主に金属で製作されていて、走行方向から見て舵板２０の後方追尾縁に備えられている。
【０００６】
関節装置１０は、船体構造（不図示）の永久構成要素として、フィン３０の上端エリアであって船尾骨材の下端となるところに配置されており、ヒンジピン１４付きの自在継ぎ手と、水平ピストン及び垂直ピストン（不図示）の軸受ハウジング１２，１４とからなっており、舵用フィン３０、及び／又は、舵用フィン３０付き舵板２０の外部に配置されている。フィン３０は、舵板２０の高さ全体にわたっていて、舵板２０の追尾縁２２で回動可能となるように配置されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
舵輪を回転させる力をより小さくするためや、それに対応して舵の軸受構造の寸法をより小さくするためなどには、基本的には、舵及び／又は舵用フィンをできるだけ軽くするように設計するのが有利である。しかしながら、他方では、プロペラからの水流に対して舵板よりも大きな角度を有するようにする舵用フィンの場合には、極端に大きな舵力が発生する。特に舵用フィンと舵板との間の連結エリアには極端に大きな力が発生するので、舵用フィンを製作する材料は、適度に硬くて安定したものであるように設計される必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、従来技術における舵用フィンに比較し、改良された特性、特に低減された重量と、同時に舵用フィンに作用する舵力に関しての充分な安定性とを有している船舶用の舵用フィンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、請求項１に特定された舵用フィンによって解決される。即ち、上記の目的を達成するために、本発明の舵用フィンは、船舶、特に高機動性を要求される船の舵（１００）用フィン（４０）であって、該フィン（４０）が、繊維複合材料を含んでいることを特徴とする。
【００１０】
また、前記フィン（４０）は、少なくとも部分的に繊維複合材料で作られているフィン本体を含んでいることが好ましい。
【００１１】
また、前記フィン本体は、少なくともその一部が前記フィン（４０）の外面を形成しているようにしていることが好ましい。
【００１２】
また、前記フィン本体は、好ましくは充填材料特に発泡材料を充填されている一つ又はそれ以上に分離された内部中空エリア（４７）を有していることが好ましい。
【００１３】
また、前記フィン本体は、舵（１００）に面している前方先導縁（４１）と、舵とは反対側にある後方追尾縁（４２）と、それらの間に設けられた強化要素、特に中間フロア（４６）とを有していることが好ましい。
【００１４】
また、前記フィン本体は、舵側の前記前方先導縁（４１）のエリアで補強されていることが好ましい。
【００１５】
また、図３ｅの断面図において前記前方先導縁（４１）のエリアにおける前記フィン本体が、前記フィン４０の最大長の１５−５０％の最大長を有していることが好ましい。
【００１６】
また、前記フィンは、好ましくは舵側の前方先導縁（４１）のエリア及び／又は前記フィンの上端エリア（４３）に設けられていて、舵（１００）に結合するため及び／又は舵の構成要素を受け入れるための少なくとも一つの受け入れジョイント要素を有しているようにするのが好ましい。
【００１７】
また、前記少なくとも一つの受け入れジョイント要素は、一つ又はそれ以上の金属材料、特にスティールで製作されていることが好ましい。
【００１８】
また、前記少なくとも一つの受け入れジョイント要素は、その周りを繊維複合材料で巻かれた及び／又はラミネートされた一つ又はそれ以上のチューブ（７０，８０，９１，９２）からなることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の舵は、船舶、特に高機動性を要求される船用の舵（１００）であって、該舵（１００）は、上記のうちのいずれか一つのフィン（４０）を有しているようにする。
【００２０】
その場合、前記フィン（４０）は、舵板（２０）に連結するため及び／又は舵板（２０）の構成要素を受け入れるために、好ましくは舵に面している前記フィン（４０）の前記前方先導縁（４１）のエリア及び／又は前記フィンの上端エリア（４３）に配置されている少なくとも一つの受け入れジョイント要素を有しており、前記舵板（２０）に設けられていて前記舵板（２０）に前記フィン（４０）を回動可能にするヒンジの一部が前記フィンの前記少なくとも一つの受け入れジョイント要素に連結され及び／又は前記フィンの前記少なくとも一つの受け入れジョイント要素内に挿入され、及び／又は、舵（１００）の関節装置（１０）特にスライドと回動を行うピストンが前記フィンの前記少なくとも一つの受け入れジョイント要素に連結され及び／又は前記フィン（４０）の前記少なくとも一つの受け入れジョイント要素内に挿入されている舵であることが好ましい。
【００２１】
また、本発明における、船舶、特に高機動性を要求される船の舵用フィンの製造方法においては、フィン本体が、少なくとも大部分は繊維複合材料で作られ、少なくとも大部分はフィン（４０）の外面を形成し、かつ少なくとも一つの中空エリア（４０）を有しており、また、場合によっては、一つ又はそれ以上の受け入れジョイント要素が、舵（１００）に連結するため及び／又は舵（１００）の構成要素を受け入れるために、前記フィン本体の中及び／又は上に備えられており、また、場合によっては、前記少なくとも一つの中空エリア（４７）が、充填材料で満たされているようにする。
【００２２】
また、上記の製造方法においては、フィン本体を製造するに際し、二つのハーフシェルと、場合によってはそれらのハーフシェルの間に配置される強化要素が、フィン本体内に一体化されるようにすることが好ましい。
【００２３】
さらに、上記の製造方法においては、フィン本体を製造するに際し、一つ又はそれ以上の芯材、特に発泡芯材、及び／又は、一つ又はそれ以上の受け入れジョイント要素が、その周りに繊維複合材料が巻かれ及び／又はラミネートされて設けられるようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明においては、舵用フィンは、繊維複合材料を有している。少なくとも部分的に繊維複合材料を用いて舵用フィンを製造すると、舵用フィンの重量がかなり減少するという利点があり、また同時に、舵用フィンの安定性、及び／又は、曲げ及び連結についての剛性が充分に得られるという利点がある。特に、カーボン繊維複合材料を使用すると有利である。繊維複合プラスチックやその他の繊維複合材料を使用することもできるが、特にグラファイト繊維複合材料は、カーボン繊維複合材料と同等に使用することができる。繊維複合材料を使用することの利点は、舵用フィンの低重量化が可能になることと、大きな安定性及び剛性が得られることにある。非常に大きな舵力が働く舵用フィンの製造に繊維複合材料を使用することは、本発明で最初に試みられたことである。
【００２５】
基本的には、フィンを出来るだけ多く、即ちフィンの大部分及び／又は主要な部分を、繊維複合材料で製作するのが有利である。舵用フィンに繊維複合材料を多く使用すると、例えば、（１）舵の軸受をより小さい寸法にすることができる、（２）舵用フィンの組立及び／又はメンテナンスが簡単になる、（３）フィンの製造や舵板の調整が簡単になる、などのより大きな利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による舵用フィンの斜視図である。
【図２ａ】図１に示されている舵用フィンの側面図である。
【図２ｂ】図１に示されている舵用フィンの上面図である。
【図３ａ】図２ｂに示されている舵用フィンのＡ−Ａ線断面図である。
【図３ｂ１】図２ａに示されている舵用フィンのＢ−Ｂ線断面図である。
【図３ｂ２】図３ｂ１の一部の拡大図である。
【図３ｃ】図２ａに示されている舵用フィンのＣ−Ｃ線断面図である。
【図３ｄ】図２ａに示されている舵用フィンのＤ−Ｄ線断面図である。
【図３ｅ】図２ａに示されている舵用フィンのＥ−Ｅ線断面図である。
【図３ｆ】図２ａに示されている舵用フィンのＦ−Ｆ線断面図である。
【図３ｇ】図２ａに示されている舵用フィンのＧ−Ｇ線断面図である。
【図４ａ】一つの受け入れジョイント要素の斜視図である。
【図４ｂ】もう一つの受け入れジョイント要素の斜視図である。
【図４ｃ】さらにもう一つの受け入れジョイント要素の斜視図である。
【図５】従来技術として知られているフィン付き鋤形舵の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の好ましい実施態様においては、フィンは、少なくとも一部を繊維複合材料で製作されたフィン本体を有している。そのフィン本体は、フィンの母体及び／又は骨格を形成するものであって、特に、作動中に舵用フィンに与えられる力を受けるのに有利であるように設計されている。フィン本体は、出来るだけ広範囲にわたって繊維複合材料で製作されているのが好ましく、特に、大部分が繊維複合材料で製作されているのが好ましいし、全体が繊維複合材料で製作されているようにしてもよい。舵用フィンのフィン本体は、通常は常套的に金属で製作されているため、フィン本体に占める繊維複合材料の割合が大きくなればなるほど、より大きな重量の低減が達成される。フィン本体は、通常、舵用フィンに作用する力を受けるように設計されている。したがって、繊維複合材料で製作されたときにも、充分な安定性及び／又は剛性が備えられている必要がある。
【００２８】
さらに、フィン本体は、その大部分か、好ましくは完全に、舵用フィンの外面を形成していることが好ましい。そこで、この実施態様の場合には、フィン本体は、舵用フィンの両側面と、前方先導縁と、後方追尾縁と、舵用フィンの上・下端エリアとを含むようにしている。もし必要であれば、繊維複合材料で製作されている舵用フィンの表面には、保護塗料などの好適な被覆材料層を付加的に施すことができる。この実施態様においては、このように、フィン本体は、大部分を密封された本体として舵用フィンを形成している。
【００２９】
特に、このような典型的な実施態様においては、フィン本体は、内部に、互いに分離された一つ又はそれ以上の中空エリアを形成していると有利である。また、これらの中空エリアは、好適な充填材料、特に高強度で防水性のある発泡材料で満たされているようにするとよい。それにより、舵用フィンは、重量低減を必要とする塊状の本体として設計する必要がなくなる。同時に、フィン本体は、舵用フィンに充分な安定性及び／又は剛性が得られるようにも設計し得る。そして、中空エリアに充填材量を充填すると、フィン本体の一層の補強になる。この典型的な実施態様の場合においては、舵用フィンは、金属製のコンポーネントや部品を使用せず、例えば、繊維強化プラスチックで製作されているフィン本体と、ポリウレタン（ＰＵ）発泡材料で製作されている発泡芯材とで製作されている。
【００３０】
さらに、フィン本体は、舵板の方を向いている前方先導縁と、舵に対して反対側を向いている後方追尾縁との間に、強化要素として特に複数の中間フロアが配置されているようにするのが好ましい。このような実施態様の場合においてもまた、舵用フィンの外面の大部分をフィン本体で形成することができる。その強化要素は、負荷に耐える舵用フィンの能力を補強し及び／又は増加するのに役立ち、かつ通常は好みの形状にすることができる。これらの強化要素は、特に繊維複合材料で製作されている複数の中間フロアとして設計されるのが好ましい。これらの中間フロアは、フィン本体の内部の中空エリアを、個別の中空部及び／又は小区分に分割している。しかしながら、強化要素の他の設計例としては、例えばブレース（braces）などのようにすることも考えられる。
【００３１】
もう一つの好ましい実施態様においては、フィンは、舵板に連結するために及び／又は舵板の部品を受け入れるために設計されている一つ又はそれ以上の受け入れジョイント要素を有している。舵用フィンは、通常、主舵である舵板に、関節運動し得るようにして配置されているので、舵板と舵用フィンの間には、関節装置などのような回動可能な連結装置が備えられていなければならない。受け入れジョイント要素は、その連結装置を構成し、フィン側でその構成要素を受け入れるものとして備えられている。このように、受け入れジョイント要素は、例えば舵板の上方エリアで、例えばスライドと回動を行うピストンとして設計され配置されている関節装置の構成要素を受け入れるように設計される。また、受け入れジョイント要素は、選択的又は付加的に、舵用フィンと舵板との間で、ヒンジ連結装置の部品を受け入れるが、この場合の受け入れジョイント要素は、ヒンジ受けとしてもヒンジ自身としても設計し得る。
【００３２】
舵と連結し得るために又は舵の構成要素を受け得るために、受け入れジョイント要素は、舵用フィンの前方先導縁のエリア及び／又はフィンの上端エリアに配置されているのが好都合である。さらに、受け入れジョイント要素は、舵用フィンのフィン本体内に及び／又はフィン本体に一体化されるように設計されるのが好ましい。このようにすると、一つには、舵用フィンの製造工程が容易になるし、また、最も大きな力が舵用フィンと舵板との間の連結エリアに発生するので、受け入れジョイント要素が、舵用フィンの最も安定性のあるエリア、すなわちフィン本体内に確実に配置されることになる。
【００３３】
受け入れジョイント要素は、普通、適宜な材料、とりわけ繊維複合材料又は幾つかの異なる材料の組合せで製作されている。しかしながら、受け入れジョイント要素は、金属材料、特にスティールで設計されているのが好ましい。受け入れジョイント要素のエリアには既に述べたように大きな力が発生するので、及び／又は、スティールは軸受け材料として特に好ましいので、それらの要素は、金属及び／又はスティールで製作されるのが好都合である。しかしながら、他の材料であっても、好適で充分な強度と安定性のあるものであれば使用することが可能である。もし、受け入れジョイント要素が、スティールでフィン本体に一体的に製作されていたとしても、フィン本体の残りの部分が本発明の枠組み内において繊維複合材料で製作されていれば、フィン本体は、大部分が繊維複合材料で製作されていると見なされるべきである。
【００３４】
受け入れジョイント要素をスティール材料で製作するように設計すると、フィン本体を製造する前に、それらを、比較的小さな工作機械で好適に完成サイズに加工することができるという利点がある。そして、それらの受け入れジョイント要素は、それらの周りにフィン本体を作り上げるために、好適な装置を用いて整列させられる。このようにすると、別のやり方であるところの、従来のようなフィン本体を製作した後にスティールを構成する場合における、受け入れジョイント要素の比較的複雑な機械加工を省略することができる。
【００３５】
それらの受け入れジョイント要素は、どのような好適な形状を有するようにすることもできる。そこで、もう一つの好ましい実施態様においては、受け入れジョイント要素は、複数のチューブとして及び／又は幾つかのチューブの組合せ体として設計される。舵用フィンを製造するために、繊維複合材料の繊維が、これらのチューブの周りに好適に巻かれる。それによってチューブは、巻き芯として役立ち、巻き付け完了後は、フィン本体を製造するために周りに繊維が巻かれたコンポーネント内、すなわちフィン本体内に残っている。このようにチューブとして設計された受け入れジョイント要素は、特に、スライドと回動を行う関節装置のピストンを受け入れるのに、及び／又は、舵板のヒンジのヒンジピンを受け入れるのに好適である。さらに、一体化装置とした場合には、フィン本体の安定性及び／又は剛性が増すことになる。
【００３６】
舵用フィン、特に舵用フィンと舵板との間の連結エリアには、最も大きな力が作用するし、しかも、舵用フィンは、通常、その前方先導縁のエリアで舵板に回動可能に連結されているので、フィン本体は、前方先導縁のエリアを補強するように設計されていると有利である。それは、フィン本体を、例えば、フィン本体の他のエリアに比較して、前方縁エリアにおいて、繊維複合材料の補強層を設けるようにしたり、全体により厚く設計することによって達成される。
【００３７】
もう一つの好ましい実施態様においては、フィン本体は、前方先導縁のエリアが、図３ｅの断面図において、フィンの最大の長さの１５〜５０％、好ましくは２０〜４０％の最大の長さを有している。このような割合の長さにすると、舵用フィンの充分な安定性及び／又は剛性、並びに最大の重量低減について、最も好ましい結果を達成することが可能になる。また、そのようなフィン本体の最大の長さは、舵板に対する舵用フィンの回動連結のエリア、特に最も高い位置の回動連結のエリアにおいてであることが好ましい。
【００３８】
繊維複合構成物の製造は、一般に、スティール構成物の場合よりも、複雑な幾何学形状及び／又は湾曲した輪郭の表面を実現するのが簡単である。同時に、流動抵抗が小さくて流体力学上でより有益な外形が、幾何学的に最も望ましい設計で、特に関節装置の配置される上端エリアにおいて実現することが可能である。
【００３９】
さらに、本発明の目的は、フィン本体が、主に繊維複合材料からなり、主にフィンの外面を形成しており、少なくとも一つの中空スペースを有している、船舶、特に高機動性を要求される船の舵用フィンの製造方法によって解決される。フィン本体を繊維複合材料で製作することによって、かなりの重量低減が達成されると同時に、舵用フィンの充分な剛性も保証される。塊状の本体設計に代えて中空エリアを設けるようにすると、舵用フィンの重量低減に、さらに寄与することになる。舵と連結するように及び／又は舵の部品を受け入れるように設計されている一つ又はそれ以上の受け入れジョイント要素を、フィン本体に好適に設けることができる。さらに、少なくとも一つの中空エリアを、充填材料で満たすことができる。
【００４０】
少なくとも大部分が繊維複合材料で製作されているフィン本体の製造のために、従来から知られている幾つかの好適な繊維複合材料のための製造方法を用いることができる。本発明による方法の好ましい実施態様としては、フィン本体の製造のために、フィン本体として一緒に合体される二つのハーフシェルが製造されるようにする。さらに、強化要素、特に中間フロアが、接合前の二つのハーフシェルの間に位置付けられ、接合後の二つのハーフシェル内では中空エリア内に配置されているようにするのが好ましい。
【００４１】
選択し得る他の方法の実施態様としては、発泡芯材が設けられていて、その周りに、フィン本体を製作する繊維複合材料が巻かれるようにする。その繊維複合材料の巻き付けは、受け入れジョイント要素の周りにも行われるようにするのが有利である。また、選択的又は付加的に、繊維複合材料で製作されたレイヤー（layers）及び／又はマットが、特に手作業で、芯材及び／又は受け入れジョイント要素の上にラミネートされる。これに対して、一般的に繊維の巻回は機械によって行われる。この方法によれば、ハーフシェルモールド部品を製作するための初期投資を必要としないので、特に少数生産の場合に、高品質かつ特に非常に経済的なフィン及び／又はフィン本体を製造することができる。
【実施例】
【００４２】
図示されている本発明の好適な実施例を説明する。図１に示されている本発明のフィン４０は、船舶用舵の舵板上で回動可能な関節手段として設計されている。フィン４０の隠れている部品すなわち内部の部品は、図１では破線を用いて示されている。フィン４０は、前方先導縁４１，後方追尾縁４２，上端エリア４３，下端エリア４４を有している。フィン４０は、繊維複合材料で作られていて、前方先導縁４１，後方追尾縁４２，上端エリア４３，下端エリア４４の全てのエリアを有しているフィン本体によって形成されている。
【００４３】
さらに、フィン本体は、両側壁すなわち両側面４５と、二つの縁４１，４２と両側壁４５との間に配置された幾つかの中間フロア４６とを有している。それらの中間フロア４６は、中空エリアを分割しており、二つのエリア４３，４４の縁４１，４２とフィン本体の両側壁４５との間であって、幾つかの分離した中空エリア４７の間に配置されている。これらの中空エリアは、発泡芯材（不図示）で満たされていることが好ましい。
【００４４】
上部凹所４８ａと下部凹所４８ｂとが、フィン４０の前方先導縁４１のエリアに設けられている。さらに、スティールチューブ７０は、両方の凹所４８ａ，４８ｂの間において、前方先導縁４１のエリアのフィン本体に、フィン４０の縦軸と平行にして備えられている。その縦軸と平行にして、もう一つのスティールチューブ８０が、下部凹所４８ｂと下端エリア４４との間において、フィン本体に備えられている。比較的短いもう一つのスティールチューブ９１は、それに対して大体直角に配置されているより長いもう一つのスティールチューブ９２に連結されていて、上部凹所４８ａの上に配置されている。スティールチューブ９２は、上端エリア４３の端から端まで、フィン４０の長さ方向に対して斜め（diagonal）になっている。
【００４５】
スティールチューブ９１，７０，８０は、凹所４８ａ，４８ｂと共に、舵板に回動可能に連結するための二つの受け入れジョイント要素を構成している。ここに示されていてチューブ７０，８０，９１と凹所４８ａ，４８ｂとで構成されているフィン４０の前方端エリアの受け入れジョイント要素は、特に舵板の複数のヒンジのヒンジピンを受けるように設計されている。ヒンジピン（不図示）の周りに配置された舵板のヒンジ構成要素（不図示）が、それぞれの凹所４８ａ，４８ｂ内に挿入され、ヒンジピンは、各々、凹所４８ａ，４８ｂに向けて開いているチューブ７０，８０，９１の端のエリア内に挿入される。
【００４６】
全てのチューブ７０，８０，９１，９２は、完全に舵用フィン４０のフィン本体内に配置されているか、フィン本体内で一体化されている。チューブ９２は、もう一つの受け入れジョイント要素であって、関節装置の一部、特に舵板のスライド及び回動可能なピストン（不図示）を受け入れるように設計されている。そのピストンは、チューブ９２に挿入され、船舶用舵の舵板上でフィン４０を力強く作動させるのに役立つ。図５に一例を示した従来技術のフィンに対して、本発明による舵用フィン４０の受け入れジョイント要素９２は、フィン４０のフィン本体内に配置されているか、フィン本体内で一体化されており、通常のようにフィン４０の上端エリアの上には取り付けられていない。それによって舵用フィン４０の構成が簡素化され、フィン４０上に組み付けられることになる分離された構成要素が不必要になる。
【００４７】
図２ａは、図１に示されている舵用フィン４０の側面図である。また、図２ｂは、同じフィン４０の上面図である。図３ａ〜図３ｇは、図１，図２ａ，図２ｂに示されているフィンの異なる断面を示している。そして、図３ａは、フィン４０の縦断面図である。図３ａにおいて断面をハッチングで示したところは、全て、繊維複合材料で作られた、フィン４０のフィン本体であって、その中に、受け入れジョイント要素のチューブ７０，８０，９１，９２が一体化されている。
【００４８】
複数の中間フロア４６は、相互に平行に配置され、フィン４０のフィン本体の内部エリアを、好ましくは発泡芯材で満たされた幾つかの分離された中空エリア４７に分割している。これにより、フィン全体は、繊維複合材料製のフィン本体と、フィン本体内に一体化されているチューブ７０，８０，９１，９２と、適用可能であるならば中空エリア４７に配置された発泡芯材（不図示）とで作られていることが分かる。さらに、上部凹所４８ａのエリアにおける前方先導縁４１は、ここに高負荷が発生するので、他のエリアよりも厚くして補強されていることが分かる。前方先導縁４１の外側は、上端及び下端エリア４３，４４の外側と同様に、大体直線状に設計されている。
【００４９】
それに対して、追尾縁４２の外側は、フラット状と、曲線状と、凸状との連続形を有していて、フィン４０の最も大きい幅は、上端エリア４３になっている。チューブ７０，８０，９１，９２は、それら自身、舵の構成要素を受け入れるのに役立っている。しかしながら、他方では、それらは、前方先導縁４１のエリアと上端エリア４３に配置されていて、フィン本体のそれぞれのエリアの補強にも役立っている。
【００５０】
図３ｂ１は、図３ａの縦断面図に対して９０°回転させた状態での舵用フィン４０の縦断面図である。図３ｂ２は、図３ｂ１の上端エリア４３を拡大したものであって、チューブ９２が、舵用フィン４０の上端エリア４３において、フィン本体の繊維複合材料によって、完全に取り囲まれ包み込まれていることが分かる。
【００５１】
また、図３ｃ〜図３ｇは、それぞれ、図１，図２ａ，図２ｂに示された舵用フィンの異なる断面を示したものである。図３ｃは、チューブ９２と最も上方にある中空エリア４７との間のエリアにおける舵用フィン４０の断面を示している。この断面は、フィン本体を、横断線Ｃ−Ｃに沿ってなされたものである。したがって、図３ｃは、チューブ９１の空洞を除き、繊維複合材料で作られた完全な面を示している。フィンの輪郭は、チューブ９１の高さにわたって半円形をしている前方先導縁４１から、最も側面幅の大きなエリアに向けて延びている。そして、両方の壁４５は、舵用フィンの幅の約半分を超えたあとに追尾縁４２に向けて曲線で先細りになるまでは、平行になっている。
【００５２】
図３ｄは、長さ方向に見たとき、凹所４８ａの背面側に配置されている中間フロア４６を通る断面を示している。これにより、中間フロア４６は、両方の壁４５や追尾縁４２と一体化されていることが分かる。
【００５３】
図３ｅは、中空エリア４７を通る断面を示している。これにより、繊維複合材料で作られている前方先導端４１のエリアの長さが、舵用フィンの全長の約１／３であることが分かる。中空エリア４７は、二つの長い辺を曲線として大体三角形となるように設計されている。
【００５４】
図３ｆは、中間フロア４６を通るもう一つの断面を示したものであり、図３ｇは、中空エリア４７と凹所４８ｂとを通る断面を示している。
【００５５】
図４ａ，図４ｂ，図４ｃは、フィン４０内に一体化されて配置されているチューブ７０，８０，９１，９２を詳しく示した斜視図である。チューブ７０は、凹所４８ａのエリアに配置され、チューブ７０の他の部分よりも大きな直径をした上端エリア７１を有している。この大きな直径は、それ自身、上端エリア７１の補強に役立つほか、舵板のヒンジとヒンジピン（不図示）の受け入れにさいして、ヒンジピンを軸受けするのに役立つ。チューブ９１とチューブ９２は、大体直角となるように溶接で結合されており、チューブ９２には、チューブ９１の反対側に、開口９３が設けられている。全てのチューブ７０，８０，９１，９２は、それらの開口端に、フィン４０のフィン本体の繊維複合材料上に存在するようになるディスク状の終端ピース９４を有している。図４ａ〜図４ｃに示されているスティールチューブは、インレット（inlet）とも言われている。
【符号の説明】
【００５６】
１００          舵
１０            関節装置
１２            軸受ハウジング
１４            ヒンジピン
１６            軸受ハウジング
２０            舵板
２１            ラダーストック
２２            舵板の追尾縁
３０            従来技術のフィン
４０            本発明のフィン
４１            先導縁
４２            追尾縁
４３            上端エリア
４４            下端エリア
４５            側壁
４６            中間フロア
４７            中空エリア
４８ａ，４８ｂ  凹所
７０            スティールチューブ
７１            上端エリア
８０            スティールチューブ
９１            スティールチューブ
９２            スティールチューブ
９３            開口
９４            終端ピース
【図１】
2010254297.tif 000003
【図２】
2010254297.tif 000004
【図３】
2010254297.tif 000005
【図４】
2010254297.tif 000006
【図５】
2010254297.tif 000007
【外国語明細書】
Rudder fin
The invention relates to a fin for a rudder for water vehicles, in particular 
ships, which have high demands with respect to their maneuverability. "High demands with respect to their maneuverability" refers below to ships, for which particularly high rudder forces are required and/or ships that must perform maneuvers at slow speeds such as docking maneuvers, without additional assistance, e.g. from tugboats.
Rudders with these types of fins are also called "fin rudders" or "flap rudders". These concern mostly so-called "full spade rudders", on the trailing edge of which, i.e. on the rear rudder rail as seen from the direction of ship travel, a moveable and/or pivotable fin is fastened by means of suitable fastening means, e.g. hinges or the like. As a general rule, however, these types of moveable fins can also be used in other rudder types, for example in semi-spade rudders or in rudders mounted in the sole piece.
The fin is normally designed articulated on the rudder blade of the rudder, 
wherein the articulation of the fin can be specified by means of an articulation device arranged between the ship hull and fin. These types of rudders are frequently designed forcibly controlled such that the fin is also articulated during the rolling of the wheel, i.e. during the pivoting of the rudder around the rudder stock axis. A greater propeller stream deflection and higher rudder forces can be achieved hereby with fin rudders so that improved maneuverability results compared to conventional rudders. The fin should thus be connected in a pivotable manner with the rudder blade of the main rudder, normally by means of hinges or the like, and is normally pivotable in the installed state around a vertical axis and/or around an axis parallel to the trailing edge of the rudder blade. 
The fins are normally designed such that they have a height similar to that of the rudder blade and a length as seen in the ship's direction of travel of approx. 1/3 to 1/10 of the rudder blade length. Thus, fins for large ships like container ships or tankers, in which the rudder blade surface is frequently 80 m2 and more, can reach an appropriately large size. Since rudder fins in general as well as rudder blades are made of metal in particular of steel, the rudder fins for large ships have a correspondingly high weight.
Fig. 1 shows an example of a perspective view of a full spade rudder 100 with a pivotable fin 30 known from the state of the art. The rudder shown in Fig. 1 comprises a rudder blade 20, which can be pivoted around a rudder stock 21, which should be connected with a steering gear (not shown here) arranged in a ship's hull. A pivotable and positively driven fin 30 mainly made of metal, which is provided with an articulation device 10 designed as a sliding pivoting piston linkage, is provided on the rear trailing edge of the rudder blade 20 as seen from the direction of travel. The articulation device 10 is arranged on the upper end area of the fin 30 as well as on the lower end of the skeg as a permanent component of the ship structure (not shown) and comprises a universal joint with a hinge pin 14 and the bearing housings 12 and 16 of associated horizontal pistons and vertical pistons (not shown here). It is recognizable that the articulation device 10 is arranged outside of the rudder fin and/or the rudder blade 20 of the rudder fin 30. The fin 30 progresses over the entire height of the rudder blade 20 and is arranged in a pivotable manner around the trailing edge 22 of the rudder blade 20.
It is generally advantageous to design the rudder and/or rudder fins in the lightest possible manner in order to have to apply less force during the rolling of the wheel, to be able to dimension the bearing of the rudder in a correspondingly smaller manner, etc. On the other hand, however, extremely high rudder forces occur in the case of rudder fins which are due to the fact that the the rudder fin has a larger angle to the propeller flow than the rudder blade. Extremely high forces occur in particular in the connection area between the rudder fin and the rudder blade so that the material, from which the rudder fin is made, must be designed in an appropriately rigid and stable manner.
The object of the present invention is to specify a fin for a rudder for water vehicles, which has improved properties, in particular a reduced weight and simultaneously sufficient stability with respect to the rudder forces acting on the rudder fin, compared to the rudder fins known from the state of the art. 
The object based on the invention is solved through a rudder fin with the characteristics of claim 1.
In the case of the present invention, the rudder fin has a fiber-composite material. It is hereby advantageous that through the production and/or manufacturing of the rudder fin, at least partially, using fiber-composite material, the weight of the rudder fin is considerably reduced and can simultaneously reach a sufficient stability and/or bending and connection rigidity of the rudder fin. In particular a carbon fiber composite material is advantageously used. Fiber-composite plastics and other fiber-composite materials can also be used. In particular graphite fibers can be used as carbon fibers. The advantage of the use of fiber-composite materials is their low weight and their high rigidity and stability. The use of fiber-composite material for the production of the rudder fin, on which extremely high rudder forces act, was attempted for the first time with the present invention. 
It is generally advantageous to make the fin as large as possible, i.e. for the most part and/or mainly, of fiber-composite material. It is also possible that the fin be entirely made of fiber-composite material. The larger the share of fiber-composite material in the rudder fin, the stronger the advantageous achieved hereby, e.g.:
・The bearing of the rudder can be dimensioned smaller.
・The assembly and/or the maintenance of the rudder fin is simplified.
・The production of the fin and the adjustment to the rudder blade is simplified
In a preferred embodiment of the invention, the fin has a fin body, which is at least partially made of fiber-composite material. The fin body is thereby designed such that it forms the matrix and/or the skeleton of the fin. In particular, the fin body should advantageously be designed to receive the forces fed to the rudder fin during operation. The fin body is preferably made to the greatest extent possible out of a fiber-composite material so that the fin body is particularly preferably made mainly of a fiber-composite material. It is also possible that the fin body be made entirely of a fiber-composite material. The higher the share of fiber-composite material on the fin body, the greater the achieved weight reduction, since the fin body of rudder fins is normally, conventionally made of metal. The fin body is usually designed such that it can receive the forces acting on the rudder fin. Accordingly, it must have sufficient stability and/or rigidity, which is provided when it is made of a fiber-composite material. 
Furthermore, it is preferred that the fin body mainly, preferably completely, 
forms the outer surface of the rudder fin. Thus, in the case of this embodiment, the fin body includes the lateral surfaces of the rudder fin, the front leading edge, the rear trailing edge and the upper and lower end areas of the rudder fin. If applicable, additional, suitable material layers such as protective paint or the like can be applied to the surface of the rudder fin made of fiber-composite material. In this embodiment, the fin body thus forms a mainly closed main body, which forms the rudder fin.
In particular in the case of the exemplary embodiment described above, it is advantageous that the fin body forms one or more inner hollow areas separated from each other. These hollow areas can advantageously be filled in with a suitable filler material, in particular a foam-like material like high-strength and water-tight foams. The rudder fin does not thereby need to be designed as a massive body, which continues to be advantageous for the weight reduction of the rudder fin. At the same time, the fin body is designed such that sufficient stability and/or rigidity of the rudder fin is created. The filling of the hollow area(s) with a filler material serves as a further support of the fin body. In the case of this exemplary embodiment, the rudder fin could for example be made of a fin body made of fiber-reinforced plastic and a foam core made of PU foam or the like and would thus make due entirely without components and/or parts made of metal.
It is furthermore preferred that the fin body comprises a front leading edge facing a rudder as well as a rear trailing edge facing away from a rudder, wherein stiffening elements, in particular intermediate floors, are arranged between the two edges. Also in the case of this embodiment, in particular the outer surface of the rudder fin can mainly be formed from the fin body. The stiffening elements serve to reinforce and/or increase the load-bearing capacity of the rudder fin and can generally be designed in any suitable form. It is particularly preferred to design these stiffening elements as intermediate floors, which are also preferably made of fiber-composite material. These intermediate floors divide the inner hollow area of the fin body into individual bottom hollow areas and/or subsections, which can each be provided with a foam core. However, another design of the stiffening elements is also generally conceivable, for example as braces or the like. 
In another preferred embodiment, the fin has one or more receiving/joint elements, which are designed for connection with a rudder and/or for the receiving of parts of a rudder. Since the rudder fin is generally arranged in an articulatable manner on the rudder blade of the main rudder, a pivotable connection must be provided between the rudder blade and the rudder fin and an articulation device or the like. The receiving/joint elements are provided for the fin-side reception of these components and/or the establishment of the connection. Thus, a receiving/joint element e.g. for receiving a component of the articulation device normally arranged on the upper rudder blade area, e.g. a sliding pivoting piston, can be designed. Alternatively or additionally, the receiving/joint elements can be part of a hinge connection or the like between the rudder fin and the rudder blade, wherein the receiving/joint element in this case can be designed as a hinge receiving and as a hinge itself.
In order to enable a connection with the rudder, or in order to be able to receive the rudder components, it is advantageous to arrange the receiving/joint elements in the area of the front leading edge of the rudder fit and/or in the upper end area of the fin. Furthermore, the receiving/joint elements are preferably designed within the fin body of the rudder fin and/or integrated into the fin body. For one, this advantageously facilitates the production process of the rudder fin, and also ensures that the receiving/joint elements are located in the area of the greatest stability of the rudder fin, namely in the fin body, since the largest forces typically occur in the connection area between the rudder fin and the rudder blade.
The receiving/joint elements can generally be made of any suitable material, in particular also a fiber-composite material or a combination of several different materials. However, it is preferred to design the receiving/joint elements out of a metallic material, in particular steel. Since high forces occur in the area of the receiving/joint elements, as already mentioned, and/or steel is particularly suitable as a bearing material, the elements are advantageously made of metal and/or steel. However, any other suitable, sufficiently strong and stable material can also generally be used. If the receiving/joint elements are made of steel with an integrative arrangement in the fin body, the fin body will continue to be seen as mainly made of fiber-composite material when the rest of the fin body is made of fiber-composite material within the framework of the present invention.
The design of the receiving/joint elements made of steel material advantageously offers the possibility of processing them in a finished size on relatively small machine tools before the production of the fin body. The receiving/joint elements can be aligned using a suitable device, in order to then produce the fin body around the arrangement. The otherwise conventional and comparatively complicated mechanical processing of the receiving/joint elements after production of a fin body in a conventional steel construction is thus omitted.
The receiving/joint elements can generally have any suitable form. In another preferred embodiment, the receiving/joint elements are designed as tubes and/or as a combination of several tubes. The fibers of the fiber-composite material can preferably be wound around these tubes in order to produce the rudder fin. The tubes can thereby be used as a wound core, around which the fibers are wound for the production of the fin body and which remains in the component, i.e. in the fin body, after completion of the winding. Such receiving/joint elements designed as tubes are suitable in particular for receiving sliding pivoting pistons from articulation devices and/or for receiving hinge pins from hinges of rudder blades. Furthermore, the stability and/or rigidity of the fin body can increase in the case of an integrative arrangement.
Since the greatest forces act on the rudder fin in particular in the connection area between the rudder fin and the rudder blade in general and the rudder fin is normally connected in a pivotable manner with the rudder blade in the area of its front leading edge, it is advantageous to design the fin body in a reinforced manner in the area of the front leading edge. This can be achieved for example through the provision of reinforcement layers of fiber-composite material or an overall thicker design of the fin body in the front edge area compared to the other area of the fin body.
In another preferred embodiment, the fin body has a maximum length of 15 to 50%, preferably 20 to 40%, of the maximum length of the fin in a cross-sectional view in the area of the front leading edge. It was determined that in the case of such length ratios optimal results can be achieved with respect to sufficient stability and/or rigidity of the rudder fin with simultaneously maximum weight reduction. The maximum length of the fin body is thereby advantageously provided in the area of the pivot connections of the rudder fin with the rudder blade, in particular in the area of the uppermost pivot connection. 
Production in a fiber-composite construction generally enables a simpler implementation of complex geometries and/or bent, profiled surfaces than is possible with steel constructions. A hydrodynamically more beneficial profile with less flow resistance can be simultaneously realized especially in the upper end area, on which the articulation is located, through a geometrically optimally modified design.
Furthermore, the object on which the invention is based is solved through a method for the production of a fin of a rudder for water vehicles, in particular for ships with high demands with respect to their maneuverability, in which a fin body is produced, which mainly consists of a fiber-composite material, mainly forms the outer surface of the fin and has at least one hollow space. By making the fin body out of a fiber-composite material, considerable weight reduction can be achieved with simultaneous guarantee of sufficient rigidity of the rudder fin. The provision of a hollow area instead of the design of a massive body further contributes to the weight reduction of the rudder fin. One or more receiving/joint elements can preferably be provided on the fin body, which are designed for the connection with a rudder and/or for receiving parts of a rudder. Furthermore, the at least one hollow area can be filled with a filler material. 
For the production of the fin body, which is at least mostly made of a fiber-composite material, any suitable production process known from the state of the art can generally be used for fiber-composite materials. In a preferred embodiment of the method according to the invention, two half shells, which are combined together into the fin body, are produced for the production of the fin body. Furthermore, stiffening elements, in particular intermediate floors, can advantageously be used, which are positioned between the two half shells before the joining and are arranged within the two half shells and thus in the hollow area of the fin body after the joining. In an alternative embodiment, foam cores are provided, around which the fin body made of fiber-composite material is wound. A winding around the receiving/joint elements can also advantageously take place. Alternatively or additionally, layers and/or mats of fiber-composite material, can be laminated, in particular manually, onto the cores and/or the receiving/joint elements. In contrast to this, the fiber winding is generally performed mechanically. With this method, qualitatively high-quality and in particular extremely economical fins and/or fin bodies in particular in the case of small numbers can be produced since this method requires no initial investment for half shell molds.
A preferred embodiment of the invention is shown in the drawing. The drawings schematically show in:
Fig. 1  a perspective view of a spade rudder with a fin known from the state of             the art;
Fig. 2  a perspective side view of a rudder fin according to the invention;
Fig. 3a a side view of the rudder fin from Fig. 2;
Fig. 3b a top view of the rudder fin from Fig. 2;
Fig. 4a         a sectional view of the rudder fin from Fig. 3b;
Fig. 4b1        a sectional view of the rudder fin from Fig. 3a;
Fig. 4b2        an enlargement of a section from Fig. 4b1;
Fig. 4c another sectional view of the rudder fin from Fig. 3a;
Fig. 4d another sectional view of the rudder fin from Fig. 3a;
Fig. 4e another sectional view of the rudder fin from Fig. 3a;
Fig. 4f another sectional view of the rudder fin from Fig. 3a;
Fig. 4g another sectional view of the rudder fin from Fig. 3a;
Fig. 5a a perspective representation of a receiving/joint element;
Fig. 5b a perspective representation of another receiving/joint element; and
Fig. 5c a perspective representation of another receiving/joint element.
Fig. 2 shows a fin 40 according to the invention, which is designed for pivotable articulation on a rudder blade of a rudder for water vehicles. Covered or internal parts of the fin 40 are shown using dashed lines in the representation of Fig. 2. Thus, the fin 40 comprises a front leading edge 41, a rear trailing edge 42, an upper end area 43 and a lower end area 44. The fin 40 is formed by a fin body made of a fiber-composite material, which comprises all fin material in the area of the front leading edge 41, the trailing edge 42, of the upper end area 43 and of the lower end area 44. Moreover, the fin body comprises side walls and/or side surfaces 45 and several intermediate floors 46 arranged between the two edges 41, 42 and the side walls 45. The intermediate floors 46 divide the hollow area arranged between the edges 41, 42 of the two end areas 43, 44 and the side walls 45 of the fin body into several, separate hollow areas 47. These hollow areas are preferably filled with a foam core (not shown here). An upper recess 48a and a lower recess 48b are provided in the area of the front leading edge 41 of the fin 40. Furthermore, a steel tube 70 is provided between both recesses 48a, 48b and parallel to the longitudinal axis of the fin 40 in the fin body in the area of the front leading edge 41. Another steel tube 80 parallel to the longitudinal axis is provided in the fin body between the lower recess 48b and the lower end area 44. Another relatively short steel tube 91, which is connected with another longer steel tube 92 mainly arranged orthogonally to it, is provided above the upper recess 48a. The steel tube 92 runs diagonal to the longitudinal direction of the fin 40 through the upper end area 43. Together with the recesses 48a, 48b, the steel tubes 91, 70 and 80 form two receiving/joint elements for pivotable connection with a rudder blade. The receiving/joint elements of the frontal edge area of the fin 40 shown here and consisting of tubes 70, 80, 91 and recesses 48a, 48b are designed in particular for receiving hinge pins of hinges of a rudder blade. The hinge pins (not shown here) can each be inserted into the end areas of the tubes 70, 80, 91 which are open towards the recesses 48a, 48b, while the hinge component (not shown here) of the rudder blade arranged around the hinge pins can be inserted into the respective recess 48a, 48b. All tubes 70, 80, 91, 92 are fully arranged within the fin body of the rudder fin 40 and/or are designed integrated into it. The tube 92 is another receiving/joint element and is designed for receiving a part of an articulation device, in particular of a sliding pivoting piston, of a rudder blade (not shown here). The piston can be inserted through the tube 92 and thus serves to forcibly articulate the fin 40 on a rudder blade of a rudder for water vehicles. In contrast to the fins known from the state of the art and for example shown in Fig. 1, the receiving/joint element 92 of the rudder fin 40 according to the invention is designed in the fin body of the fin 40 and/or is integrated into it and is not fitted on the upper end area 43 of a fin 40 like usual. The structure of the rudder fin is hereby simplified and no separate components need to be installed on the fin 40.
Fig. 3a shows a side view of the rudder fin 40 from Fig. 2. In contrast, Fig. 3b shows a top view of the same fin 40. Fig. 4a through 4g show different sectional representations of the fin from Fig. 2, 3a and 3b. Thus, Fig. 4a shows a longitudinal sectional view through the fin 40. All hatched, cut surfaces in Fig. 4a represent the fin body of the fin 40 , made of fiber-composite material, into which the tubes 70, 80, 91, 92 of the receiving/joint elements are integrated. The intermediate floors 46 are arranged parallel to each other and divide the inner area of the fin body of the fin 40 into several separate hollow areas 47, which are preferably filled with a foam core. Furthermore, it is recognizable that the entire fin is made of the fin body made of fiber-composite material, the tubes 70, 80, 91, 92 integrated into the fin body and if applicable the foam cores (not shown here) arranged in the hollow areas 47. Furthermore, it is recognizable that the frontal edge 41 in the area of the upper recess 48a is designed reinforced, i.e. thicker than shown in the other area, since high loads occur here. The outside of the frontal edge 41 is designed mainly linear, just like the outsides of the upper and lower end area 43, 44. In contrast, the outside of the trailing edge 42 has a flat, curved and/or convex progression, wherein the greatest width of the fin 40 is designed in the upper end area 43. The tubes 70, 80, 91 and 92 serve for one to receive components of a rudder. On the other hand, however, they also reinforce the respective areas of the fin body, in which they are arranged, namely the frontal edge area 41 and the upper end area 43. 
Fig. 4b1 shows a longitudinal sectional view through the rudder fin 40 turned by 90° with respect to the longitudinal sectional view from Fig. 4a. Fig. 4b2 is an enlargement of the upper end area 43 of Fig. 4b1. It is recognizable that the tube 92 is completely surrounded and/or encased by the fiber-composite material of the fin body in the upper end area 43 of the rudder fin 40. Thus, the entire outer surface of the rudder fin 40 is formed by the fin body made of fiber-composite material.
In contrast, Fig. 4c through 4g show different cross-sectional representations of the rudder fin from Fig. 2, 3a and 3b respectively. Fig. 4c shows a cross-sectional view through the rudder fin 40 in the area between the tube 92 and the uppermost hollow area 47. Thus, the cross-section proceeds along the intersecting line C-C holohedrally through the fin body. Accordingly, Fig. 4c shows a holohedral surface made of fiber-composite material, which is only interrupted by the recess of the tube 91. From the frontal edge 41, the profile of the fin extends in a half-circle-like manner to an area of the largest profile width, which is arranged at the height of tube 91. From there, the walls 45 run approximately parallel until they taper in a curved manner up to a trailing edge 42 after approximately more than half the length of the rudder fin. 
Fig. 4d shows a sectional view through an intermediate floor 46, which is arranged behind the recess 48a when seen from the longitudinal direction. It is recognizable that the intermediate floor 46 is designed integrated into the walls 45 and the trailing edge 42.
Fig. 4e shows another cross-sectional view, which runs through a hollow area 47. It is recognizable that the length of the front end area 41 made of fiber-composite material is approx. 1/3 of the overall length of the rudder fin. The hollow area 47 is designed approximately like a triangle, wherein the two long legs are curved. 
Fig. 4f shows another sectional view through an intermediate floor 46 and Fig. 4g shows a sectional view through a hollow area 47 and the recess 48b. 
Fig. 5a, 5b and 5c show perspective detail views of the tubes 70, 80, 91, 92 arranged integrated in the fin 40. The tube 70 has an upper end area 71, which is arranged in the area of the recess 48a and has a larger diameter with respect to the rest of tube 70. This larger diameter serves for one to reinforce the upper end area 71 and for the adjustment to the receiving of a hinge pin and a hinge of a rudder (not shown here) in the functionality of a bearing shell for the hinge pin. The tubes 91 and 92 are connected together through the formation of an almost right angel, in particular by means of welding, wherein an opening 93 is provided in tube 92 opposite tube 91. All tubes 70, 80, 91, 92 have disk-like end pieces 94 on their open ends, which come to rest on the fiber-composite material of the fin body of the fin 40. The steel tube constructions shown in Fig. 5a through 5c can also be called "inlets." 
List of References
100     Rudder
10      Articulation device
12      Bearing housing
14      Hinge pins
16      Bearing housing
20      Rudder blade
21      Rudder stock
22      Trailing edge of rudder blade
30      Fin from the state of the art 
40      Fin according to the invention
41      Leading edge
42      Trailing edge
43      Upper end area
44      Lower end area
45      Side wall
46      Intermediate floor
47      Hollow areas
48a,b   Recess
70      Steel tube
71      Upper end area
80      Steel tube
91      Steel tube
92      Steel tube
93      Opening 
94      End pieces
1.   Fin (40) for a rudder (100) for water vehicles, in particular for ships 
with high demands with respect to maneuverability,
characterized in that
the fin (40) comprises fiber-composite material.
2.  The fin according to claim 1, 
characterized in that 
the fin (40) comprises a fin body, which is at least partially made of 
fiber-composite material.
3.  The fin according to claim 2, 
characterized in that
the fin body at least partially forms the outer surface of the fin (40).
4.  The fin according to claim 2 or 3,
characterized in that
the fin body has one or more separated inner hollow areas (47), which are preferably filled with a filler material, in particular a foamy material.
5.  The fin according to one of claims 2 through 4, 
characterized in that 
the fin body comprises a front leading edge (41) facing a rudder (100), a rear 
trailing edge (42) facing away from a rudder and stiffening elements, in 
particular intermediate floors (46), arranged between both edges. 
6.  The fin according to one of claims 2 through 5,
characterized in that
the fin body is reinforced in the area of the front leading edge (41) facing a 
rudder.
7.  The fin according to one of claims 2 through 6, 
characterized in that 
in a cross-sectional view the fin body in the area of the front leading edge (41) has a maximum length of 15  50% of the maximum length of the fin (40).
8.  The fin according to one of the previous claims,
characterized in that
the fin (40) comprises at least one receiving/joint element for connection with a rudder (100) and/or for receiving a component of a rudder, which is preferably arranged in the area of the front leading edge (41) facing a rudder and/or in 
the upper fin end area (43). 
9.  The fin according to claim 8, 
characterized in that 
the at least one receiving/joint element is made of one or more metallic 
materials, in particular steel.
10.  The fin according to claim 8 or 9,
characterized in that 
the at least one receiving/joint element comprises one or more tubes (70,80, 91, 92), around which the fiber-composite material can be wound and/or laminated. 
11.  Rudder (100) for a water vehicle, in particular for ships with high demands with respect to maneuverability,
characterized in that 
the rudder (100) comprises a fin (40) according to one of the previous claims.
12.  The rudder according to claim 11, 
characterized in that 
the fin (40) comprises at least one receiving/joint element for connectionwith 
a rudder blade (20) and/or for receiving a component of a rudder blade (20), 
which is preferably arranged in the area of the front leading edge (41) of the 
fin (40) facing the rudder blade (20) and/or in the upper fin end area (43), 
wherein a part of a hinge arranged on the rudder blade (20) and designed for the pivotable connection of the fin (40) on the rudder blade (20) is connected with the at least one receiving/joint element of the fin and/or is inserted into the at least one receiving/joint element of the fin, and/or wherein an articulation device (10), in particular a sliding pivoting piston, of the rudder (100) is connected with the at least one receiving/joint element of the fin and/or is inserted into the at least one receiving/joint element of the fin (40).
13.  Method for the production of a fin (40) of a rudder (100) for water vehicles, in particular for ships with high demands with respect to maneuverability 
characterized in that
a fin body is made at least mainly of fiber-composite material, which forms at 
least mainly the outer surface of the fin (40) and has at least one hollow area (47),
one or more receiving/joint elements are provided if applicable in and/or on the fin body for connection with a rudder (100) and/or for receiving components of a rudder (100), and 
if applicable the at least one hollow area (47) is filled with a filler material.
14.  The method according to claim 13,
characterized in that
for the production of the fin body two half shells and if applicable stiffening elements to be arranged between the half shells are produced and combined into 
the fin body.
15.  The method according to claim 13, 
characterized in that
for the production of the fin body one or more cores, in particular foam cores, and/or one or more receiving/joint elements are provided, around which the fiber-composite material is wound and/or laminated.
Invention Abstract
In order to achieve improved properties for a fin (40) for a rudder (100) for water vehicles, the fin (40) comprises fiber-composite material.
(Fig. 2)
【図１】
2010254297.tif 000008
【図２】
2010254297.tif 000009
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010254297.tif 000012